A recently developed source of ultraviolet radiation, based on optical soliton propagation in a gas-filled hollow-core photonic crystal fiber, is applied here to angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). Near-infrared femtosecond pulses of only few μJ energy generate vacuum ultraviolet radiation between 5.5 and 9 eV inside the gas-filled fiber. These pulses are used to measure the band structure of the topological insulator Bi2Se3 with a signal to noise ratio comparable to that obtained with high order harmonics from a gas jet. The two-order-of-magnitude gain in efficiency promises time-resolved ARPES measurements at repetition rates of hundreds of kHz or even MHz, with photon energies that cover the first Brillouin zone of most materials.

2.
S.
Hüfner
,
Photoelectron Spectroscopy. Principles and Applications
(
Springer-Verlag
,
Berlin–Heidelberg–New York
,
2003
).
3.
A.
Tamai
,
W.
Meevasana
,
P. D. C.
King
,
C. W.
Nicholson
,
A.
de la Torre
,
E.
Rozbicki
, and
F.
Baumberger
,
Phys. Rev. B
87
,
075113
(
2013
).
4.
F.
Schmitt
,
P. S.
Kirchmann
,
U.
Bovensiepen
,
R. G.
Moore
,
L.
Rettig
,
M.
Krenz
,
J.-H.
Chu
,
N.
Ru
,
L.
Perfetti
,
D. H.
Lu
,
M.
Wolf
,
I. R.
Fisher
, and
Z.-X.
Shen
,
Science
321
,
1649
(
2008
).
5.
J.
Graf
,
C.
Jozwiak
,
C. L.
Smallwood
,
H.
Eisaki
,
R. A.
Kaindl
,
D.-H.
Lee
, and
A.
Lanzara
,
Nat. Phys.
7
,
805
(
2011
).
6.
T.
Rohwer
,
S.
Hellmann
,
M.
Wiesenmayer
,
C.
Sohrt
,
A.
Stange
,
B.
Slomski
,
A.
Carr
,
Y.
Liu
,
L.
Miaja Avila
,
M.
Kalläne
,
S.
Mathias
,
L.
Kipp
,
K.
Rossnagel
, and
M.
Bauer
,
Nature
471
,
490
(
2011
).
7.
J. C.
Petersen
,
S.
Kaiser
,
N.
Dean
,
A.
Simoncig
,
H. Y.
Liu
,
A. L.
Cavalieri
,
C.
Cacho
,
I. C. E.
Turcu
,
E.
Springate
,
F.
Frassetto
,
L.
Poletto
,
S. S.
Dhesi
,
H.
Berger
, and
A.
Cavalleri
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
177402
(
2011
).
8.
J.
Faure
,
J.
Mauchain
,
E.
Papalazarou
,
W.
Yan
,
J.
Pinon
,
M.
Marsi
, and
L.
Perfetti
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
043109
(
2012
).
9.
G.
Liu
,
G.
Wang
,
Y.
Zhu
,
H.
Zhang
,
G.
Zhang
,
X.
Wang
,
Y.
Zhou
,
W.
Zhang
,
H.
Liu
,
L.
Zhao
,
J.
Meng
,
X.
Dong
,
C.
Chen
,
Z.
Xu
, and
X. J.
Zhou
,
Rev. Sci. Instrum.
79
,
023105
(
2008
).
10.
A.
McPherson
,
G.
Gibson
,
H.
Jara
,
U.
Johann
,
T. S.
Luk
,
I. A.
McIntyre
,
K.
Boyer
, and
C. K.
Rhodes
,
J. Opt. Soc. Am. B
4
,
595
(
1987
).
11.
Ch.
Spielmann
,
N. H.
Burnett
,
S.
Sartania
,
R.
Koppitsch
,
M.
Schnürer
,
C.
Kan
,
M.
Lenzner
,
P.
Wobrauschek
, and
F.
Krausz
,
Science
278
,
661
(
1997
).
12.
A.
Rundquist
,
C. G.
Durfee
 III
,
Z.
Chang
,
C.
Herne
,
S.
Backus
,
M. M.
Murnane
, and
H. C.
Kapteyn
,
Science
280
,
1412
(
1998
).
13.
P.
St.
,
J.
Russell
,
P.
Hölzer
,
W.
Chang
,
A.
Abdolvand
, and
J. C.
Travers
,
Nat. Photonics
8
,
278
286
(
2014
).
14.
F.
Belli
,
A.
Abdolvand
,
W.
Chang
,
J. C.
Travers
,
P.
St.
, and
J.
Russell
,
Optica
2
,
292
300
(
2015
).
15.
A.
Ermolov
,
K. F.
Mak
,
M. H.
Frosz
,
J. C.
Travers
, and
P. St. J.
Russell
, preprint arXiv:150309033 [physics] (
2015
).
16.
N. Y.
Joly
,
J.
Nold
,
W.
Chang
,
P.
Hölzer
,
A.
Nazarkin
,
G. K. L.
Wong
,
F.
Biancalana
, and
P. S. J.
Russell
,
Phys. Rev. Lett.
106
(
20
),
203901
(
2011
).
17.
F.
Gebert
,
M. H.
Frosz
,
T.
Weiss
,
Y.
Wan
,
A.
Ermolov
,
N. Y.
Joly
,
P. O.
Schmidt
, and
P. S. J.
Russell
,
Opt. Express
22
(
13
),
15388
(
2014
).
18.
F.
Frassetto
,
C.
Cacho
,
C. A.
Froud
,
I. C. E.
Turcu
,
P.
Villoresi
,
W. A.
Bryan
,
E.
Springate
, and
L.
Poletto
,
Opt. Express
19
(
20
),
19169
19181
(
2011
).
19.
D.
Hsieh
,
Y.
Xia
,
D.
Qian
,
L.
Wray
,
J. H.
Dil
,
F.
Meier
,
J.
Osterwalder
,
L.
Patthey
,
J. G.
Checkelsky
,
N. P.
Ong
,
A. V.
Fedorov
,
H.
Lin
,
A.
Bansil
,
D.
Grauer
,
Y. S.
Hor
,
R. J.
Cava
, and
M. Z.
Hasan
,
Nature
460
(
7259
),
1101
1105
(
2009
).
You do not currently have access to this content.